TOP-100 за месяцСделать домашнейДобавить в избранное

                     

Новокузнецк

 

 

Общество

 
 

Происшествия

 
 

Культура

 
 

Наука и образование

 
 

Власть и городское хозяйство

 
 

Экономика и промышленность

 
 

Спорт

 
 

Другие новости

 

 

В России

 
 

В Мире

 
 

Общество

 
 

Шоу бизнес

 
 

Ночная жизнь

 
 

Интернет и компьютерная техника

 
 

Игры и програмное обеспечение

 
 

Авто и мото

 
 

Военная техника

 
 

Наука и техника

 
 

Образование

 
 

Происшествия

 
 

Культура

 
 

Политика

 
 

Экономика

 
 

Спорт

 
 

Медицина и экология

 
 

Прочее

 

 

Репортаж. Комментарий

 
 

Разное и интересное

 
 

Архив

 

 

Служба новостей РЦТК

 
 

Все новости

 
 

Форум

 
 


               15.04.2006 21:26 Новокузнецк: Разное и интересное

 

Что будет стоять под капотом

 


За последние 100 лет автомобиль изменился до неузнаваемости. А вот его двигатель остался почти таким же, что и в начале прошлого века. Те же поршни давят через шатуны на коленвал, те же клапаны впускают смесь бензина с воздухом и выпускают выхлопные газы. Казалось бы, что еще тут можно придумать? Но, как выяснилось, можно. Проектов альтернативных моторов уже разработано великое множество. Почти все они существуют только на бумаге. До поры до времени.

РЕКЛАМА


Все ясно №04

Также в номере:

* Зачем воюют даже самые цивилизованные страны и почему уже маленькие дети проявляют склонность к агрессии

* Кто и как промывает нам мозги

* Легко ли ограбить банк так, чтобы вас не поймали

* Все, что надо знать о росте цен на электричество

* На какие ухищрения идут маркетологи, чтобы заставить нас почаще обновлять бытовую технику

* Зачем еда привлекает интерес дизайнеров

Коэффициент бесполезного действия.

Двигателю внутреннего сгорания (ДВС) уже - страшно подумать! - 212 лет. Машина, в цилиндре которой сгорала смесь скипидара и воздуха, впервые заработала в мастерской англичанина Роберта Стрита в 1794 году. А в 1876 году стараниями немецкого инженера Николауса Августа Отто бензиновый мотор стал почти в точности таким, как современные двигатели.

Человечество держится за бензиновый мотор не зря: ДВС - не идеал, но вполне сносная машина. Теоретический, или идеальный, его КПД составляет 70%. Иными словами, 70% его энергии расходуется на полезную работу, а остальные 30% тратятся впустую - к примеру, на вибрацию или нагрев. Это весьма неплохо. У электрического мотора КПД, конечно, повыше - 95-98%, но необходимость постоянно подзаряжать тяжеленные аккумуляторы сводит это преимущество на нет. Ведь тепловая электростанция, заряжающая тысячу электромобилей, сжигает больше топлива, чем тысяча обычных машин.

К сожалению, реальный двигатель внутреннего сгорания от идеального отличается очень сильно. КПД лучших образцов бензиновых моторов - 35%. Чуть больше, 40%,- у дизельных моторов. Это значит, что в лучшем случае 60% топлива сгорает в двигателе впустую, загрязняя атмосферу и переводя драгоценную нефть. На пути от реальности к идеалу - множество преград: и ненужное трение, и особенности сгорания топлива, и другие потери. В борьбе с этими трудностями автомобильная промышленность сосредоточилась в основном на том, как топливо попадает в цилиндр. Сначала горючую смесь из паров бензина и воздуха приготовляли с помощью сложных карбюраторов, потом бензин стали впрыскивать под давлением с помощью форсунок, а их работой стал управлять компьютер.

Вместо одного впускного и одного выпускного клапанов поставили по два, улучшив наполнение цилиндра горючей смесью и облегчив выход выхлопным газам. Наконец, стали управлять и самими клапанами с помощью сложных механических и электромеханических устройств. Однако в целом конструкция двигателя все это время оставалась и остается почти неизменной. Поршень, шатун, коленчатый вал, впускной и выпускной клапаны (сколько бы их ни было), свеча зажигания - ничего нового за 128 лет! Но кто сказал, что ДВС нельзя улучшить?

Чувство такта В цилиндре обычного мотора, который стоит на наших машинах, бензин вспыхивает один раз за два оборота коленчатого вала. Таково принципиальное устройство двигателя Отто: впуск смеси, ее сжатие поршнем, расширение после вспышки бензина и выхлоп - всего четыре такта. Двухтактные двигатели работают по-другому: у них вспышка происходит на каждом обороте коленвала. Поэтому (теоретически) двухтактный двигатель при тех же размере и массе вдвое мощнее обычного, а его КПД в два раза выше.

Однако у двухтактного двигателя есть один важный недостаток: он очень прожорлив. Вместе с выхлопными газами у него в трубу вылетает и топливо. Для мопеда это не очень страшно, а вот для автомобиля неприемлемо. Но технологии, обкатанные на классических четырехтактных моторах, дают двухтактному двигателю новый шанс. Если топливо впрыскивать под давлением прямо в цилиндр со сжатым воздухом, получается двухтактный мотор с экономичностью четырехтактного. Такие моторы в опытном порядке уже делает компания Mercedes, а в ближайшее десятилетие двухтактный мотор обязательно появится и на серийном автомобиле.

Впрочем, и двухтактный двигатель - не идеал. Наш соотечественник Юрий Скрипов придумал мотор, у которого вообще нет тактов. Точнее, все они - и всасывание, и сжатие, и рабочий ход - происходят одновременно. Просто в разных частях двигателя (см. схему). Такой мотор потребляет еще меньше топлива и масла, чем двухтактный.

Зачем нужен шатун. Даже если топливо, сгорая, будет отдавать поршню 100% своей энергии, все равно не избежать механических потерь.

Классический поршневой мотор расходует на себя до 20% энергии из-за трения, вибрации и прочих ненужных процессов. Один из главных "виновников" этого бедствия - кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Его задача - преобразовать прямолинейные движения поршня вверх-вниз во вращение вала. На этом преобразовании теряется масса энергии. А можно ли от него избавиться? Да, в так называемом бесшатунном двигателе. При тех же размерах такой мотор легче, проще и мощнее, потому что выдерживает более высокие обороты.

Но если можно отказаться от КШМ, то нельзя ли обойтись и без поршней? Можно. Например, в турбине - это ведь тоже двигатель внутреннего сгорания. А если объединить турбину и обычный мотор, получится двигатель, который изобрел Андрей Курочкин. Или винтовой двигатель (см. схему): в этих моторах все части движутся по кругу, нет ни поршней, ни кривошипов, ни вибрации, ни потерь. Почему же все эти чудо-моторы до сих пор не стоят на наших машинах? Ведь проектов кардинально новых двигателей с момента изобретения двигателя внутреннего сгорания предложено немало. Но история идет не революционным, а эволюционным путем. Инженеры решили не рисковать с незнакомыми конструкциями, а планомерно улучшали старый добрый мотор Отто. Который и сегодня не сдает позиций, и не сдаст их, похоже, еще очень долго. Ведь ДВС может работать и на топливе будущего - водороде.

Значит, альтернативы ему просто не может быть? История инженера Феликса Ванкеля опровергает это мнение.

Все - на ротор.В 1926 году Феликсу Ванкелю, немецкому инженеру, было всего 24 года.

Именно тогда ему приснился совершенно новый тип двигателя, где не было поршней и коленвалов, а все детали были только вращающимися. От подсмотренной во сне идеи до выполненных чертежей и патента прошло 12 лет.

А первый настоящий двигатель Ванкеля заработал только в феврале 1957 года. Это был удивительный мотор, больше походивший на турбину, чем на двигатель внутреннего сгорания. Вместо КШМ, толкающего поршень, Ванкель установил треугольный ротор - вращающийся аналог поршня. Он был и поршнем, и коленвалом одновременно.

Двигатель Ванкеля стал не просто улучшением - революционным прорывом. Уравновешенный роторный мотор не вибрировал, был намного легче и компактнее обычного и при этом обладал вдвое большей мощностью. Казалось, дни поршневого мотора сочтены: при таком конкуренте шансов у него не было. Лицензии на выпуск роторных моторов купили General Motors и Daimler Benz, приступил к производству роторных машин Citroen. А японская корпорация Nissan вообще планировала прекратить через десять лет выпуск поршневых двигателей… Но сквозь достоинства всегда проступают недостатки. У роторного двигателя их оказалось немало. Уплотнения в камере сгорания выходили из строя, мотор требовал больше масла, был не столь экологичным, как поршневой. И наконец, оказался просто неэкономичным. В 1970-е годы, когда разразился нефтяной кризис, это стало решающей причиной: от изобретения Ванкеля многие отказались. Не изменили ему лишь российский АвтоВАЗ, выпускающий малыми партиями "Лады" с роторным двигателем, и японская Mazda, которая довела революционный мотор до совершенства. Сегодня автомобиль с двигателем Ванкеля можно увидеть не в музее, а на серийном автомобиле Mazda RX-8.

Так что любая идея может стать реальностью. Нужно только много денег и настойчивости, чтобы довести ее до совершенства. Ну а в далекой перспективе необходимость двигателя внутреннего сгорания для автомобиля отпадет совсем. Если люди научатся заряжать электромобиль так же просто, как сегодня заправляют машину бензином, то чистый, надежный, бесшумный и экономичный электромотор займет свое место в автомобиленавсегда.




Источник: gazeta.ru

 



В рамках
ИРП "Хутор"
 
 

© ЗАО «РЦТК»

 
 При полном или частичном использовании материалов активная ссылка на «NEWS.HUTOR.RU» обязательна.
Есть вопросы? т.335003, novosti.n@rdtc.ru.